[發(fā)明專利]一種水稻器官發(fā)育和產量調控基因及其應用

在審

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• 申請日: 2023-03-27
• 公開（公告）號: CN116121270A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設計）人: 宣偉;段星亮;王偉;徐國華;駱樂;瞿紅葉
• 申請（專利權）人: 南京農業(yè)大學三亞研究院
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種水稻器官發(fā)育和產量調控基因及其應用，屬于植物遺傳育種領域，該基因為水稻OsHY1基因第35個堿基之后增加一個堿基A，有利于解析光調控水稻生長發(fā)育的機制，及培育水稻高產優(yōu)質品種，能夠應用在調控葉片光合作用、調控水稻株高、調控水稻田間產量及調控水稻根系發(fā)育。

技術領域

本發(fā)明涉及一種水稻器官發(fā)育和產量調控基因及其應用，屬于植物遺傳育種技術領域。

背景技術

水稻是主要的糧食作物之一，高產優(yōu)質水稻通常由多個性狀決定，其中包括開花期、株高、分蘗和根系發(fā)育等。外界不同的生長環(huán)境直接影響作物的生長發(fā)育，進而影響水稻等作物生育期和根系對養(yǎng)分的吸收。水稻等作物開花時間以及根系吸收營養(yǎng)物質是決定產量和品質的關鍵指標。目前，外界生長環(huán)境對植物開花和根系發(fā)育的分子機制研究主要在高溫、干旱等逆境脅迫，而光信號響應基因在調控花期和根系發(fā)育的研究尚不成熟。

外界光環(huán)境參與調控植物生長的整個生命周期過程，植物在生長發(fā)育的不同時期均能感知外界光信號。當幼苗感知光信號后，植物通過誘導相關基因表達促進葉綠體發(fā)育、下胚軸頂鉤展開和子葉擴展等，該生長發(fā)育模式稱為光形態(tài)建成。擬南芥藍光受體CRY1與GID1和DELLA蛋白相互作用調節(jié)赤霉素信號傳導和光形態(tài)建成。植物接收光信號以后，植物激素生長素等在地上部積累，然后轉運到地下部促進根系發(fā)育。光信號同樣影響作物生育期進而影響?zhàn)B分吸收和產量。當外界環(huán)境發(fā)生變化時，植物能夠快速改變根系構型來調控對營養(yǎng)的吸收。藍光通過長距離信號HY5促進缺磷誘導的初生根生長抑制。光照條件下，擬南芥HY1通過誘導轉錄因子HY5及其同源基因HYH的表達維持生長素的極性運輸和生長素在根尖信號震蕩區(qū)的積累，進而誘導根系生物鐘和側根的周期性發(fā)生。現代農作物的高產優(yōu)質十分依賴于根系對養(yǎng)分的吸收效率。因此，光信號在調控植物根系形態(tài)建成過程中至關重要。

水稻OsHY1是擬南芥的同源基因，它是植物光合作用過程中的重要功能原件，主要參與光敏色素發(fā)色團的生物合成。通過Crispr-cas9技術構建并獲得一個調控花期、株高、根系伸長和產量的水稻單堿基插入突變體hy1，表明OsHY1基因在調控水稻生育期和根系發(fā)育過程中發(fā)揮重要的功能。現階段，光信號通路中的關鍵調控因子在水稻生育期、根系發(fā)育和產量等方面的研究明顯不足。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有背景技術中的不足，提供一種水稻器官發(fā)育和產量調控基因及其應用，有利于解析光調控水稻生長發(fā)育的機制，有利于培育水稻高產優(yōu)質品種。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

第一方面，本發(fā)明提供一種水稻器官發(fā)育和產量調控基因，所述基因為水稻OsHY1基因第35個堿基之后增加一個堿基A。

結合第一方面，進一步的，所述基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.1所示。

進一步的，所述基因在水稻根尖維管和側根原基處表達。

根據上述任一權利要求所述的一種水稻器官發(fā)育和產量調控基因，或含有所述基因的生物材料在植物育種方面的應用，能夠進行以下應用：

調控葉片光合作用；

調控水稻株高；

調控水稻田間產量；

及調控水稻根系發(fā)育。

進一步的，所述田間產量包括分蘗數、單株產量和千粒重。

根據上述任一權利要求所述的一種水稻器官發(fā)育和產量調控基因的植株制備方法，所述方法包括如下步驟：

對水稻OsHY1基因的第一個外顯子上選擇靶位點進行基因突變，獲得目的基因；

將目的基因進行擴增，提取質粒，

將提取質粒通過農桿菌介導法轉入水稻野生型株系，獲得目標植株。